First measurement of the charged current (ν)over-barμ double differential cross section on a water target without pions in the final state

Abe, K.; Akutsu, R.; Ali, A.; Alt, C.; Andreopoulos, C.; Anthony, L.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Ashida, Y.; Atkin, E.  T.; Awataguchi, Y.; Ban, S.; Barbi, M.; Barker, G.  J.; Barr, G.; Barry, C.; Batkiewicz-Kwasniak, M.; Beloshapkin, A.; Bench, F.; Berardi, V.; Berkman, S.; Berns, L.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bourguille, B.; Boyd, S.  B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buizza Avanzini, M.; Calcutt, J.; Campbell, T.; Cao, S.; Cartwright, S.  L.; Catanesi, M.  G.; Cervera, A.; Chappell, A.; Checchia, C.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Cook, L.; Coplowe, D.; Cudd, A.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P.  F.; Dennis, S.  R.; Densham, C.; Di Lodovico, F.; Dokania, N.; Dolan, S.; Drapier, O.; Dumarchez, J.; Dunne, P.; Eklund, L.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Fernandez, P.; Feusels, T.; Finch, A.  J.; Fiorentini, G.  A.; Fiorillo, G.; Francois, C.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fujita, R.; Fukuda, D.; Fukuda, R.; Fukuda, Y.; Gameil, K.; Giganti, C.; Golan, T.; Gonin, M.; Gorin, A.; Guigue, M.; Hadley, D.  R.; Haigh, J.  T.; Hamacher-Baumann, P.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N.  C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Hiramoto, A.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Hong Van, N.  T.; Iacob, F.; Ichikawa, A.  K.; Ikeda, M.; Ishida, T.; Ishii, T.; Ishitsuka, M.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jamieson, B.; Jenkins, S.  J.; Jesús-Valls, C.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jonsson, P.; Jung, C.  K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A.  C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Kataoka, Y.; Katori, T.; Kato, Y.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Konaka, A.; Kormos, L.  L.; Koshio, Y.; Kowalik, K.; Kubo, H.; Kudenko, Y.; Kukita, N.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Kuze, M.; Labarga, L.; Lagoda, J.; Lamoureux, M.; Laveder, M.; Lawe, M.; Licciardi, M.; Lindner, T.; Litchfield, R.  P.; Liu, S.  L.; Li, X.; Longhin, A.; Ludovici, L.; Lu, X.; Lux, T.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Maret, L.; Marino, A.  D.; Martin, J.  F.; Maruyama, T.; Matsubara, T.; Matsushita, K.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K.  S.; Mcgrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Miura, M.; Molina Bueno, L.; Moriyama, S.; Morrison, J.; Mueller, Th.  A.; Munteanu, L.; Murphy, S.; Nagai, Y.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakajima, Y.; Nakamura, A.; Nakamura, K.  G.; Nakamura, K.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Ngoc, T.  V.; Niewczas, K.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Nonnenmacher, T.  S.; Nova, F.; Novella, P.; Nowak, J.; Nugent, J.  C.; O’Keeffe, H.  M.; O’Sullivan, L.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oser, S.  M.; Owen, R.  A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J.  L.; Paolone, V.; Parker, W.  C.; Paudyal, P.; Pavin, M.; Payne, D.; Penn, G.  C.; Pickering, L.; Pidcott, C.; Pinzon Guerra, E.  S.; Pistillo, C.; Popov, B.; Porwit, K.; Posiadala-Zezula, M.; Pritchard, A.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Radics, B.; Ratoff, P.  N.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; Rondio, E.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruggeri, A.  C.; Rychter, A.; Sakashita, K.; Sánchez, F.; Schloesser, C.  M.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaykina, A.; Shiozawa, M.; Shorrock, W.; Shvartsman, A.; Smirnov, A.; Smy, M.; Sobczyk, J.  T.; Sobel, H.; Soler, F.  J.  P.; Sonoda, Y.; Steinmann, J.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, S.  Y.; Suzuki, Y.; Sztuc, A.  A.; Tada, M.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tanaka, H.  K.; Tanaka, H.  A.; Tanaka, S.; Thompson, L.  F.; Toki, W.; Touramanis, C.; Tsui, K.  M.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Uno, W.; Vagins, M.; Valder, S.; Vallari, Z.; Vargas, D.; Vasseur, G.; Vilela, C.; Vinning, W.  G.  S.; Vladisavljevic, T.; Volkov, V.  V.; Wachala, T.; Walker, J.; Walsh, J.  G.; Wang, Y.; Wark, D.; Wascko, M.  O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilking, M.  J.; Wilkinson, C.; Wilson, J.  R.; Wilson, R.  J.; Wood, K.; Wret, C.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yanagisawa, C.; Yang, G.; Yano, T.; Yasutome, K.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoshida, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zaremba, K.; Zarnecki, G.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E.  D.; Zito, M.; Zsoldos, S.; Zykova, A.

doi:10.1103/physrevd.102.012007

This paper reports the first differential measurement of the charged-current (nu) over bar (mu) interaction cross section on water with no pions in the final state. The unfolded flux-averaged measurement using the T2K off-axis near detector is given in double-differential bins of mu(+) momentum and angle. The integrated cross section in a restricted phase space is sigma = (1.11 +/- 0.18) x 10(-38) cm(2) per water molecule. Comparisons with several nuclear models are also presented.

First measurement of the charged current (ν)over-barμ double differential cross section on a water target without pions in the final state / Abe, K.; Akutsu, R.; Ali, A.; Alt, C.; Andreopoulos, C.; Anthony, L.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Ashida, Y.; Atkin, E. T.; Awataguchi, Y.; Ban, S.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Barry, C.; Batkiewicz-Kwasniak, M.; Beloshapkin, A.; Bench, F.; Berardi, V.; Berkman, S.; Berns, L.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bourguille, B.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buizza Avanzini, M.; Calcutt, J.; Campbell, T.; Cao, S.; Cartwright, S. L.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Chappell, A.; Checchia, C.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Cook, L.; Coplowe, D.; Cudd, A.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P. F.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Di Lodovico, F.; Dokania, N.; Dolan, S.; Drapier, O.; Dumarchez, J.; Dunne, P.; Eklund, L.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Fernandez, P.; Feusels, T.; Finch, A. J.; Fiorentini, G. A.; Fiorillo, G.; Francois, C.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fujita, R.; Fukuda, D.; Fukuda, R.; Fukuda, Y.; Gameil, K.; Giganti, C.; Golan, T.; Gonin, M.; Gorin, A.; Guigue, M.; Hadley, D. R.; Haigh, J. T.; Hamacher-Baumann, P.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Hiramoto, A.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Hong Van, N. T.; Iacob, F.; Ichikawa, A. K.; Ikeda, M.; Ishida, T.; Ishii, T.; Ishitsuka, M.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jamieson, B.; Jenkins, S. J.; Jesús-Valls, C.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jonsson, P.; Jung, C. K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Kataoka, Y.; Katori, T.; Kato, Y.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Konaka, A.; Kormos, L. L.; Koshio, Y.; Kowalik, K.; Kubo, H.; Kudenko, Y.; Kukita, N.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Kuze, M.; Labarga, L.; Lagoda, J.; Lamoureux, M.; Laveder, M.; Lawe, M.; Licciardi, M.; Lindner, T.; Litchfield, R. P.; Liu, S. L.; Li, X.; Longhin, A.; Ludovici, L.; Lu, X.; Lux, T.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Maret, L.; Marino, A. D.; Martin, J. F.; Maruyama, T.; Matsubara, T.; Matsushita, K.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K. S.; Mcgrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Miura, M.; Molina Bueno, L.; Moriyama, S.; Morrison, J.; Mueller, Th. A.; Munteanu, L.; Murphy, S.; Nagai, Y.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakajima, Y.; Nakamura, A.; Nakamura, K. G.; Nakamura, K.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Ngoc, T. V.; Niewczas, K.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Nonnenmacher, T. S.; Nova, F.; Novella, P.; Nowak, J.; Nugent, J. C.; O’Keeffe, H. M.; O’Sullivan, L.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oser, S. M.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J. L.; Paolone, V.; Parker, W. C.; Paudyal, P.; Pavin, M.; Payne, D.; Penn, G. C.; Pickering, L.; Pidcott, C.; Pinzon Guerra, E. S.; Pistillo, C.; Popov, B.; Porwit, K.; Posiadala-Zezula, M.; Pritchard, A.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Radics, B.; Ratoff, P. N.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; Rondio, E.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruggeri, A. C.; Rychter, A.; Sakashita, K.; Sánchez, F.; Schloesser, C. M.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaykina, A.; Shiozawa, M.; Shorrock, W.; Shvartsman, A.; Smirnov, A.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Soler, F. J. P.; Sonoda, Y.; Steinmann, J.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Sztuc, A. A.; Tada, M.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Tanaka, S.; Thompson, L. F.; Toki, W.; Touramanis, C.; Tsui, K. M.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Uno, W.; Vagins, M.; Valder, S.; Vallari, Z.; Vargas, D.; Vasseur, G.; Vilela, C.; Vinning, W. G. S.; Vladisavljevic, T.; Volkov, V. V.; Wachala, T.; Walker, J.; Walsh, J. G.; Wang, Y.; Wark, D.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Wood, K.; Wret, C.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yanagisawa, C.; Yang, G.; Yano, T.; Yasutome, K.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoshida, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zaremba, K.; Zarnecki, G.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Zsoldos, S.; Zykova, A.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - STAMPA. - 102:1(2020). [10.1103/physrevd.102.012007]